[发明专利]基于三维动态模型检测水工隧洞缺陷的方法

权利要求书

1.一种基于三维动态模型检测水工隧洞缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：

建立水工隧洞的三维模型；

采用水下机器人在水工隧洞中巡检，并结合所述三维模型，获得缺陷信息，其中，所述水下机器人在所述水工隧洞中的位置信息实时传输到控制台，所述缺陷信息包括缺陷位置、缺陷种类和缺陷图像，其中，所述缺陷位置包括淤积位置、洞壁缺陷位置和遮挡缺陷位置，所述缺陷种类包括淤积、裂缝、塌方、掉块、露筋，所述缺陷图像包括淤积缺陷图像、洞壁缺陷图像和遮挡缺陷图像，所述水下机器人搭载有摄像头、图像声呐和清淤与清水置换装置，采用所述图像声呐进行隧洞全范围的断面检测，通过与设计断面比较，查明所述缺陷位置；通过所述摄像头对隧洞内淤积位置逐一排查，并确定淤积物种类，获取所述淤积缺陷图像；结合所述图像声呐和所述摄像头对洞壁缺陷位置进行排查，查明洞壁缺陷种类，获取所述洞壁缺陷图像；对于遮挡缺陷位置，采用所述清淤与清水置换装置清除隧洞表面的附着物，并在所述摄像头前的位置用清水置换浑浊水体，获得所述遮挡缺陷图像；

对所述缺陷信息进行识别和量化处理，获得坐标数据，包括：利用迁移学习方法构建特征提取模型，并从所述缺陷信息中提取缺陷特征；使用骨干网络作为特征编码器，并使用所述特征编码器对所述缺陷特征进行编码，形成特征图；针对所述特征编码器设计解码器，并利用所述解码器在所述特征图上进行采样，获得像素级的识别结果；利用形态学分析技术从所述缺陷信息中获得缺陷的骨架信息；通过所述骨架信息计算出缺陷长度，通过所述识别结果的像素总和得到缺陷面积；根据所述缺陷长度和所述缺陷面积，计算得到平均宽度，从而获得二维几何特征量化信息；建立结构缺陷的三维重建模型，利用点云信息计算出缺陷深度、体积及平整度，从而获得三维几何特征量化信息；所述识别结果包括所述水下机器人的定位坐标和所述摄像头的视距方向，根据所述水下机器人的所述定位坐标以及所述摄像头的所述视距方向，计算出缺陷的坐标信息；将所述三维几何特征量化信息转化为所述坐标数据；

将所述缺陷的坐标数据在所述水工隧洞的所述三维模型上进行标定，完成对缺陷的标定。

2.根据权利要求1所述的基于三维动态模型检测水工隧洞缺陷的方法，其特征在于，所述建立水工隧洞的三维模型的步骤包括：

根据所述水工隧洞的平面设计图纸，建立所述三维模型。

3.根据权利要求1所述的基于三维动态模型检测水工隧洞缺陷的方法，其特征在于，所述三维模型在空间上的形状和位置采用三维坐标系表示，所述三维坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，其中，所述X轴表示隧洞的轴线方向，所述Y轴表示隧洞断面的水平方向，所述Z轴表示隧洞断面竖直方向。